JP5470011B2

JP5470011B2 - 不活性ガスの製造方法、およびタイヤの製造方法

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Publication number: JP5470011B2
Application number: JP2009269923A
Authority: JP
Inventors: 巌康石井; 茂前川; 隆行小椎尾; 達夫松尾
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2029-11-27
Also published as: JP2011111369A

Description

本発明は、不活性ガスの製造方法、およびタイヤの製造方法に関するものである。

従来から、不活性ガスは、防爆対策や劣化抑制対策等として、種々の技術分野で多岐にわたって採用されている。例えば下記特許文献１に示されるような船舶に限らず、製鉄炉、ゴム練機（バンバリーミキサー）あるいはタイヤの加硫機等にも採用されている。
これらのうちタイヤの加硫機においては、不活性ガスは、加硫時に未加硫タイヤの内面に密接させるブラダーを膨らませるための媒体として採用されており、高温・高圧下に置かれるブラダーが早期に劣化することを抑制している。
このような不活性ガスの製造方法として、燃焼炉内で空気および可燃ガスを含有する混合体を燃焼させた後に、この混合体を、燃焼触媒部を通過させることにより脱酸・脱硝処理する方法が知られている。

特開２００８−２２２１４０号公報

ところで近年では、例えば製造コストを削減する等のために可燃ガスの使用量を低減しても、不活性ガス中に含まれる酸素の濃度を低いままに維持することに対する要望が高まっている。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、可燃ガスの使用量を低減しても、不活性ガス中に含まれる酸素の濃度が高くなるのを抑制することができる不活性ガスの製造方法、およびこの方法により製造された不活性ガスを用いることでタイヤの加硫機のブラダーが早期に劣化することを抑制しつつ製造コストを低減することができるタイヤの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の不活性ガスの製造方法は、酸素を含む混合ガス、および可燃ガスからなる混合体に、脱酸・脱硝処理を施して不活性ガスを製造する不活性ガスの製造方法であって、前記混合ガスはボイラー排ガスとされるとともに、前記混合体は、複数の燃焼触媒部を通過して複数回脱酸・脱硝処理され、各燃焼触媒部の直後には、冷却器がそれぞれ直列に連結されていて、脱酸・脱硝処理されたときに上昇した前記混合体の温度を、後の燃焼触媒部が備える触媒の活性温度まで下げることを特徴とする。

この発明によれば、脱酸・脱硝処理する混合体に含まれる混合ガスが、燃料ガスをボイラーで空気を用いて燃焼したときに生成されたものであって、含有する酸素の濃度が空気よりも低いボイラー排ガスとなっているので、可燃ガスの使用量を低減し、混合体から除去する酸素の量を削減しても、不活性ガス中に含まれる酸素の濃度が高くなるのを抑制することが可能になり、不活性ガスの製造コストを削減することができる。
また、脱酸・脱硝処理を複数回行うので、不活性ガス中に含まれる酸素の濃度を確実に抑えることができる。

ここで、前記ボイラー排ガスは、ボイラーで生成された後、前記燃焼触媒部に到達する前に、貯留タンクに貯留され、該貯留タンクから前記燃焼触媒部に供給されてもよい。

この場合、ボイラー排ガスが、ボイラーから直接ではなく、一旦貯留タンクに貯留された後に燃焼触媒部に供給されるので、均質なボイラー排ガスを燃焼触媒部に安定して供給することが可能になる。したがって、前記脱酸・脱硝処理を効率よく行うことが可能になり、不活性ガス中に含まれる酸素の濃度をより一層確実に抑えることができる。

本発明のタイヤの製造方法は、不活性ガスにより膨らませたブラダーの外面を、未加硫タイヤの内面に密接させた状態で、該未加硫タイヤを加硫してタイヤを製造するタイヤの製造方法であって、前記不活性ガスは、本発明の不活性ガスの製造方法により製造されて、含有する酸素の濃度が１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする。

この発明によれば、加硫に際し、本発明に係る不活性ガスの製造方法により製造されて、含有する酸素の濃度が１０ｐｐｍ以下である不活性ガスを用いてブラダーを膨らませるので、ブラダーが早期に劣化することを抑制しつつタイヤの製造コストを低減することができる。
なお、不活性ガスとして、二酸化炭素ではなく窒素を採用した場合には、加硫機を構成する金属部品が腐食し易くなるのを抑えることができるとともに、前述のように、可燃ガスの使用量を低減し、混合体から除去する酸素の量を削減することが可能になることから、二酸化炭素の排出量を抑えることもできる。

この発明に係る不活性ガスの製造方法によれば、可燃ガスの使用量を低減しても、不活性ガス中に含まれる酸素の濃度が高くなるのを抑制することができる。
この発明に係るタイヤの製造方法によれば、タイヤの加硫機のブラダーが早期に劣化することを抑制しつつタイヤの製造コストを低減することができる。

本発明に係る一実施形態として示した不活性ガスの製造装置の概略図である。

以下、本発明に係る不活性ガスの製造方法の一実施形態を、図１を参照しながら説明する。
まず、この方法を実施するための不活性ガスの製造装置について説明する。
不活性ガスの製造装置１は、図示されないボイラーと、該ボイラーからのボイラー排ガスＧを貯留する貯留タンク１１と、ボイラー排ガスＧおよび可燃ガスＫからなる混合体Ｗに脱酸・脱硝処理を施す燃焼触媒部１２、１３、１４、１５と、貯留タンク１１内のボイラー排ガスＧを燃焼触媒部１２〜１５に供給する供給ファン１６と、可燃ガスＫを燃焼触媒部１２に供給する可燃ガス供給部１７と、燃焼触媒部１２〜１５を通過した混合体Ｗを冷却する冷却器１８と、を備え、混合体Ｗに、脱酸・脱硝処理を施して不活性ガスＡを製造する構成となっている。
ボイラー排ガスＧは、燃料ガスをボイラーで空気を用いて燃焼したときに生成されたものであって、酸素を含有しているが、その濃度は空気よりも低くなっている。

本実施形態では、燃焼触媒部１２〜１５は複数設けられ、直列に接続されている。これらの燃焼触媒部１２〜１５のうち、最後の燃焼触媒部１５は白金ロジウム（Ｐｔ−Ｒｈ）からなる触媒を有し、他の燃焼触媒部１２〜１４は白金パラジウム（Ｐｔ−Ｐｄ）からなる触媒を有している。各燃焼触媒部１２〜１５の直後には、冷却器１８がそれぞれ直列に連結されている。これにより、脱酸・脱硝処理されたときに上昇した混合体Ｗの温度を、後の燃焼触媒部１３〜１５が備える触媒の活性温度まで下げるようになっている。
さらに本実施形態では、最後の燃焼触媒部１５および冷却器１８の直後に、全ての燃焼触媒部１２〜１５および冷却器１８を通過して脱酸・脱硝処理された混合体Ｗから窒素を除く他のガスを除去する公知の最終処理部１９が配設されている。

次に、以上のように構成された不活性ガスの製造装置１を用いて不活性ガスＡを製造する方法について説明する。

まず、前記ボイラーで生成されたボイラー排ガスＧを貯留タンク１１に供給し、この貯留タンク１１内でボイラー排ガスＧからダストを除去するとともに、ボイラー排ガスＧを均質にする。均質化されたボイラー排ガスＧにおいては、例えば酸素（Ｏ_２）の濃度が約４％、二酸化炭素（ＣＯ_２）の濃度が約９％、水（Ｈ_２Ｏ）の濃度が約１５％、窒素（Ｎ_２）の濃度が約７２％であり、温度が約２００℃〜２５０℃となっている。

次に、貯留タンク１１内の均質なボイラー排ガスＧを、供給ファン１６により、複数の燃焼触媒部１２〜１５のうち最初の燃焼触媒部１２に供給する。この際同時に、前記最初の燃焼触媒部１２に可燃ガス供給部１７から可燃ガスＫを供給する。なお、この可燃ガスＫの供給量は、複数の燃焼触媒部１２〜１５の全てで触媒燃焼させるのに足りる量となっており、前の燃焼触媒部１２〜１４を通過した混合体Ｗには、最後の燃焼触媒部１５で触媒燃焼させるのに足りる量の可燃ガスＫが含まれている。なお、本実施形態では、可燃ガスＫとして、例えばメタンガス等の都市ガスを採用した。

そして、前記最初の燃焼触媒部１２により混合体Ｗに脱酸・脱硝処理を施した後に、この混合体Ｗを冷却器１８により冷却する。その後同様にして、燃焼触媒部１３、１４および冷却器１８、１８により、脱酸・脱硝処理および冷却をこの順に２セット行った後に、この混合体Ｗをさらに前記最後の燃焼触媒部１５により脱酸・脱硝処理する。
以上より、混合体Ｗが、複数の燃焼触媒部１２〜１５を通過して複数回脱酸・脱硝処理される。

その後、前記最後の燃焼触媒部１５を通過した混合体Ｗを、冷却器１８により常温まで冷却する。この際生成された水（Ｈ_２Ｏ）は、不活性ガスの製造装置１の外部に排出する。
次に、この混合体Ｗを最終処理部１９に供給し、この最終処理部１９により混合体Ｗから窒素（Ｎ_２）を除く他のガスを除去して不活性ガスＡを得る。この際、不活性ガスＡにおいては、酸素（Ｏ_２）の濃度が１０ｐｐｍ以下、窒素（Ｎ_２）の濃度が９９．９９９％となっている。

そしてこの不活性ガスＡは、本実施形態では、図示されないタイヤの加硫機に供給されてブラダーの内部に吹込まれ、該ブラダーを膨らませることにより、加硫時に、ブラダーの外面を未加硫タイヤの内面に密接させた状態に保持する。

以上説明したように、本実施形態による不活性ガスの製造方法によれば、脱酸・脱硝処理する混合体Ｗに含まれる混合ガスが、燃料ガスをボイラーで空気を用いて燃焼したときに生成されたものであって、含有する酸素の濃度が空気よりも低いボイラー排ガスＧとなっているので、可燃ガスＫの使用量を低減し、混合体Ｗから除去する酸素の量を削減しても、不活性ガスＡ中に含まれる酸素の濃度が高くなるのを抑制することが可能になり、不活性ガスＡの製造コストを削減することができる。
また、脱酸・脱硝処理を複数回行うので、不活性ガスＡ中に含まれる酸素の濃度を確実に抑えることができる。

さらに本実施形態では、ボイラー排ガスＧが、ボイラーから直接ではなく、一旦貯留タンク１１に貯留された後に燃焼触媒部１２〜１５に供給されるので、均質なボイラー排ガスＧを燃焼触媒部１２〜１５に安定して供給することが可能になる。したがって、前記脱酸・脱硝処理を効率よく行うことが可能になり、不活性ガスＡ中に含まれる酸素の濃度をより一層確実に抑えることができる。

また、本実施形態によるタイヤの製造方法によれば、加硫に際し、本実施形態による不活性ガスの製造方法により製造されて、含有する酸素の濃度が１０ｐｐｍ以下である不活性ガスＡを用いてブラダーを膨らませるので、ブラダーが早期に劣化することを抑制しつつタイヤの製造コストを低減することができる。
さらに本実施形態では、不活性ガスＡが窒素となっているので、加硫機を構成する金属部品が腐食し易くなるのを抑えることができるとともに、前述のように、可燃ガスＫの使用量を低減し、混合体Ｗから除去する酸素の量を削減することが可能になることから、二酸化炭素の排出量を抑えることもできる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、前記実施形態では、貯留タンク１１を設けたが、貯留タンク１１は設けなくてもよい。
また、燃焼触媒部１２〜１５を４つ設けたが、２つ以上であれば適宜変更してもよい。
さらに、複数の燃焼触媒部１２〜１５が有する触媒の材質は、前記実施形態に限らず適宜変更してもよく、また、これらの燃焼触媒部１２〜１５が有する触媒の材質を互いに異ならせてもよい。
また、不活性ガスＡとして窒素を示したが、二酸化炭素と窒素との混合ガスでもよい。
さらに、前記実施形態では、不活性ガスＡを、タイヤの加硫機のブラダーを膨らませる媒体として採用したが、これに代えて例えば、船舶、製鉄炉、あるいはゴム練機（バンバリーミキサー）等に採用してもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

可燃ガスの使用量を低減しても、不活性ガス中に含まれる酸素の濃度が高くなるのを抑制することができる。
タイヤの加硫機のブラダーが早期に劣化することを抑制しつつタイヤの製造コストを低減することができる。

１１貯留タンク
１２〜１５燃焼触媒部
Ａ不活性ガス
Ｇボイラー排ガス
Ｋ可燃ガス
Ｗ混合体

Claims

酸素を含む混合ガス、および可燃ガスからなる混合体に、脱酸・脱硝処理を施して不活性ガスを製造する不活性ガスの製造方法であって、
前記混合ガスはボイラー排ガスとされるとともに、前記混合体は、複数の燃焼触媒部を通過して複数回脱酸・脱硝処理され、
各燃焼触媒部の直後には、冷却器がそれぞれ直列に連結されていて、脱酸・脱硝処理されたときに上昇した前記混合体の温度を、後の燃焼触媒部が備える触媒の活性温度まで下げることを特徴とする不活性ガスの製造方法。
請求項１記載の不活性ガスの製造方法であって、
前記ボイラー排ガスは、ボイラーで生成された後、前記燃焼触媒部に到達する前に、貯留タンクに貯留され、該貯留タンクから前記燃焼触媒部に供給されることを特徴とする不活性ガスの製造方法。
不活性ガスにより膨らませたブラダーの外面を、未加硫タイヤの内面に密接させた状態で、該未加硫タイヤを加硫してタイヤを製造するタイヤの製造方法であって、
前記不活性ガスは、請求項１または２に記載の不活性ガスの製造方法により製造されて、含有する酸素の濃度が１０ｐｐｍ以下であることを特徴とするタイヤの製造方法。